JPS6262529A - 窒化シリコン膜の作成方法 - Google Patents
窒化シリコン膜の作成方法Info
- Publication number
- JPS6262529A JPS6262529A JP20237285A JP20237285A JPS6262529A JP S6262529 A JPS6262529 A JP S6262529A JP 20237285 A JP20237285 A JP 20237285A JP 20237285 A JP20237285 A JP 20237285A JP S6262529 A JPS6262529 A JP S6262529A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- film
- silicon nitride
- hydrogen
- nitride film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体素子や薄膜トランジスタ等に用いられ
ろ絶縁膜や保護膜に用いろことのできる窒化シリコン膜
の作成方法に関する。
ろ絶縁膜や保護膜に用いろことのできる窒化シリコン膜
の作成方法に関する。
（従来の技術とその問題点）
化学的気相成長法（以下ＣＶ Ｄ法と称す）とくにプラ
ズマＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を作成する場合、
従来は原料ガスとして例えば。
ズマＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を作成する場合、
従来は原料ガスとして例えば。
という混合ガスを用いていた。
しかしながら、このような従来技術、特に窒素原子の供
給源としてアンモニアガスを用いろ場合、得られろ窒化
シリコン膜の欠点として、（１）電界効果形トランジス
タのゲート絶縁膜として用いた場合、結合力の弱いＮ
−Ｈ納金を、型中：で多く含むため、ゲートしきい値電
圧に不安定さへ！招く。
給源としてアンモニアガスを用いろ場合、得られろ窒化
シリコン膜の欠点として、（１）電界効果形トランジス
タのゲート絶縁膜として用いた場合、結合力の弱いＮ
−Ｈ納金を、型中：で多く含むため、ゲートしきい値電
圧に不安定さへ！招く。
（２）アモルファス・シリコン（ａ−３ｉ） と、：：
のゲート絶縁膜（窒化シリコン膜）とを組合わせて、薄
１漠トランジスタ（ＴＰＴ）を作った時、ゲート絶縁膜
の作成・原料ガスであるアンモニア（ｈｒ＋−ｘ３）が
、ａ−３，ｉを汚染し、ＴＦ’ＴのＯＦ Ｆ電流が大き
くなり、トランジスタとしての○トＪ ／ ＯＦ Ｆ電
流比の劣化を招く。
のゲート絶縁膜（窒化シリコン膜）とを組合わせて、薄
１漠トランジスタ（ＴＰＴ）を作った時、ゲート絶縁膜
の作成・原料ガスであるアンモニア（ｈｒ＋−ｘ３）が
、ａ−３，ｉを汚染し、ＴＦ’ＴのＯＦ Ｆ電流が大き
くなり、トランジスタとしての○トＪ ／ ＯＦ Ｆ電
流比の劣化を招く。
（発明の目的）
本発明は１以上のような欠点を解決すべく、原料ガスを
特定し、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜や半導体素子
用の絶縁保護膜として物性の優ね。
特定し、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜や半導体素子
用の絶縁保護膜として物性の優ね。
たものを得ようとするものである。
（問題点を解決するための具体的手段）すなわち、本発
明は、プラズマ気相成長法にて窒化シリコンの薄膜を形
成する方法において、窒素原子の供給源として三フッ化
窒素ガスを用いることを特徴とする窒化シリコン膜の作
成方法である。
明は、プラズマ気相成長法にて窒化シリコンの薄膜を形
成する方法において、窒素原子の供給源として三フッ化
窒素ガスを用いることを特徴とする窒化シリコン膜の作
成方法である。
（作用）
窒素原子の供給源として水素を含まない三フッ化窒累を
用いたので−ＴＥＴゲート絶縁膜として用いた場合、ゲ
ートしきい値電圧の不安定さを招（Ｎ Ｈ結合の少な
い水素の含有量の少ない膜となりうるし、アンモニア（
ＮＨ３）による汚染もなくなるものである。
用いたので−ＴＥＴゲート絶縁膜として用いた場合、ゲ
ートしきい値電圧の不安定さを招（Ｎ Ｈ結合の少な
い水素の含有量の少ない膜となりうるし、アンモニア（
ＮＨ３）による汚染もなくなるものである。
（発明の詳述）
以下に本発明を図面に基いて詳細に説明する。
第１図は、本発明に用いるプラズマＣＶＤ装置のガスの
流れを示す説明図であるが１図において、原料ガスは、
各々のボンベ１１）にアルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ）、
モノシラン（ＳｉＨ４）、三フッ化窒素（ＮＦＳ）−六
フノ化ジシラン（８１２Ｆ６）、四フッ化シラン（Ｓｉ
Ｆ４）を、弁（２）を介して配設し、適当に選択したガ
スを、混合タンク（３）に送れるようになっている。こ
の混合タンク（３）には、圧力ゲージ（４）の他に升を
介して油回転ポンプ（５）が連絡し、油回転ポンプ（５
）の排気管は、図示されていないが、排気されたガスを
除害処理する系へ運ばれるようにしている。混合タンク
（３）にて所定配合比で混合されたガスは、マスフロー
コントローラー（６）ニヨり流量を制御されながら、反
応容器（７）へ流送されろ。反応容器（７）には排気の
ための油回転ポンプ（８）が付設され、排気されたガス
は除害処理の系へ送られること、前記と同様である。
流れを示す説明図であるが１図において、原料ガスは、
各々のボンベ１１）にアルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ）、
モノシラン（ＳｉＨ４）、三フッ化窒素（ＮＦＳ）−六
フノ化ジシラン（８１２Ｆ６）、四フッ化シラン（Ｓｉ
Ｆ４）を、弁（２）を介して配設し、適当に選択したガ
スを、混合タンク（３）に送れるようになっている。こ
の混合タンク（３）には、圧力ゲージ（４）の他に升を
介して油回転ポンプ（５）が連絡し、油回転ポンプ（５
）の排気管は、図示されていないが、排気されたガスを
除害処理する系へ運ばれるようにしている。混合タンク
（３）にて所定配合比で混合されたガスは、マスフロー
コントローラー（６）ニヨり流量を制御されながら、反
応容器（７）へ流送されろ。反応容器（７）には排気の
ための油回転ポンプ（８）が付設され、排気されたガス
は除害処理の系へ送られること、前記と同様である。
反応容器（７）は、第２図に示すように、混合タンク（
３）から送られて来た原料ガスを、ガス流入管（９）に
より、反応室００）内に入れ、ここで、高周波電源に連
なる励起電極引）により原料ガスを分解して、基板（１
２１に窒化シリコン膜を堆積させるところである。基板
（１２Ｉは、基板ホルダー１１３）に支持され、ヒータ
ー（１４）により加熱されろことが可能であり、熱電１
１１５１が、ヒータ一温度のモニターとして設置されて
いる。なお、反応容器（７）の下方には排気用の油回転
ポンプ（８）に連らなろガス流出管（１６）がある。
３）から送られて来た原料ガスを、ガス流入管（９）に
より、反応室００）内に入れ、ここで、高周波電源に連
なる励起電極引）により原料ガスを分解して、基板（１
２１に窒化シリコン膜を堆積させるところである。基板
（１２Ｉは、基板ホルダー１１３）に支持され、ヒータ
ー（１４）により加熱されろことが可能であり、熱電１
１１５１が、ヒータ一温度のモニターとして設置されて
いる。なお、反応容器（７）の下方には排気用の油回転
ポンプ（８）に連らなろガス流出管（１６）がある。
プラダ−７Ｃｖｌ）法は、 １〜１０−２Ｔｏｒｒの
圧力の下において、マイクロ波や高周波電圧（１３，５
６＋Ｊ ＨＺ ）を印加し、グロー放電をおこす。この
グロー放電により、高周波電圧によっては電子エネルギ
ー１〜１０ｅ■（１０４〜１ｏ５０Ｋ）、電子密度ｉ
ｏ’〜１ａ１２／ｃｒｌのプラズマ領域ができる。電場
よりエネルギーを受けた自由電子は、中性分子や原子と
衝突しエネルギーを放出し、励起分子、励起原子。
圧力の下において、マイクロ波や高周波電圧（１３，５
６＋Ｊ ＨＺ ）を印加し、グロー放電をおこす。この
グロー放電により、高周波電圧によっては電子エネルギ
ー１〜１０ｅ■（１０４〜１ｏ５０Ｋ）、電子密度ｉ
ｏ’〜１ａ１２／ｃｒｌのプラズマ領域ができる。電場
よりエネルギーを受けた自由電子は、中性分子や原子と
衝突しエネルギーを放出し、励起分子、励起原子。
ラジカルおよびイオンなどを含む新しい気体様を生成す
る。これらの気体様は、化学的に活性であり、泪互の反
応により薄膜が成長する。
る。これらの気体様は、化学的に活性であり、泪互の反
応により薄膜が成長する。
本発明により得られる窒化シリコン膜の赤外分光スペク
トルと、アンモニアガスを窒素源とする従来法により得
られた窒化シリコン膜の分光スペクトルを第３図に示す
。図で破線で示された従来法では、Ｎ−Ｈ結合による吸
収スペクトルが大きく見うれ、窒化シリコン膜中にＮ
Ｈｓのアンモニア成分の混入が著しいことがわかる。ま
た− Ｓｉ −Ｈ結合による吸収スペクトルも見られ、
水素原子による汚染も無視できない。これに対し、て、
実線で示された本発明の窒化シリコン膜は、Ｎ−Ｈ結合
による吸収スペクトルが軽微で、５ｉ−Ｈ結合によるス
ペクトルは全く認められない。説明が前後したが、この
例は、原料ガスとしてＳｉＨ４、ＮＦ５を用い、稀釈ガ
スもしくはキャリアーガスとしてＨ２およびＡｒを用い
たものであるが、水素による汚染は見られず、アンモニ
ア成分（Ｎ−Ｈ結合）の混入も少ないと言えるのである
。第４図に、薄膜トランジスタに本発明によるシリコン
窒化膜を用いた例を示す。すなわち、基板（２３）上に
ゲート電極Ｇ力を設け、三フッ化窒素ガスを窒素原料に
用いて作成した窒化シリコン膜の絶縁層（１８１約３０
０ＯＡを設け、その上にアモルファスシリコンＩＦＪ
（ａ −８ｉ ： Ｈ） ｆ１９１、オーミックコンタ
クト層（ｎ”−ａ−３ｉ）（２０）、ソース電極Ｃ２Ｉ
Ｉ、ドレイン電極（２２１を図に示すように積トシする
ものである。
トルと、アンモニアガスを窒素源とする従来法により得
られた窒化シリコン膜の分光スペクトルを第３図に示す
。図で破線で示された従来法では、Ｎ−Ｈ結合による吸
収スペクトルが大きく見うれ、窒化シリコン膜中にＮ
Ｈｓのアンモニア成分の混入が著しいことがわかる。ま
た− Ｓｉ −Ｈ結合による吸収スペクトルも見られ、
水素原子による汚染も無視できない。これに対し、て、
実線で示された本発明の窒化シリコン膜は、Ｎ−Ｈ結合
による吸収スペクトルが軽微で、５ｉ−Ｈ結合によるス
ペクトルは全く認められない。説明が前後したが、この
例は、原料ガスとしてＳｉＨ４、ＮＦ５を用い、稀釈ガ
スもしくはキャリアーガスとしてＨ２およびＡｒを用い
たものであるが、水素による汚染は見られず、アンモニ
ア成分（Ｎ−Ｈ結合）の混入も少ないと言えるのである
。第４図に、薄膜トランジスタに本発明によるシリコン
窒化膜を用いた例を示す。すなわち、基板（２３）上に
ゲート電極Ｇ力を設け、三フッ化窒素ガスを窒素原料に
用いて作成した窒化シリコン膜の絶縁層（１８１約３０
０ＯＡを設け、その上にアモルファスシリコンＩＦＪ
（ａ −８ｉ ： Ｈ） ｆ１９１、オーミックコンタ
クト層（ｎ”−ａ−３ｉ）（２０）、ソース電極Ｃ２Ｉ
Ｉ、ドレイン電極（２２１を図に示すように積トシする
ものである。
また、第５図には、アモルファスシリコンヲ用いた光セ
ンサーに本発明の窒化シリコン膜を使った例である。基
板（２４）の上にアルミの電極１！ ＋２５１を設けＰ
型のアモルファスシリコン層（Ｐ＋−ａ−８ｉ）努）、
アモルファスシリコン層（ａ−８ｉ ） （２７］を積
層した後、本発明による窒化シリコン膜（２８）を図の
様に形成し、最上部に透明導電膜からなる電極１２９１
を設けるものである。
ンサーに本発明の窒化シリコン膜を使った例である。基
板（２４）の上にアルミの電極１！ ＋２５１を設けＰ
型のアモルファスシリコン層（Ｐ＋−ａ−８ｉ）努）、
アモルファスシリコン層（ａ−８ｉ ） （２７］を積
層した後、本発明による窒化シリコン膜（２８）を図の
様に形成し、最上部に透明導電膜からなる電極１２９１
を設けるものである。
以下て１本発明の実施例を述べる。
〔実施例１〕
図面の第１図および第２図に示すプラズマＣＶＤ装置を
用いて、原料ガスとして以下のものを用いた。
用いて、原料ガスとして以下のものを用いた。
上記の混合比で、全体のガス＋５ｆＨｔを２ｏ〜３゜Ｓ
ＣＣＭに設定した。その他の条件として。
ＣＣＭに設定した。その他の条件として。
以上のような条件で、窒化シリコンを作成したところ、
第３図の赤外スペクトル実線で示すようなものが得られ
た。
第３図の赤外スペクトル実線で示すようなものが得られ
た。
なお、三フッ化チッ素を用いる本発明の例では、モノシ
ランに対する割合ＮＦｓ／ＳｉＨ４た２程度で充分であ
ることが判定した。これは、従来のアンモニアガスを用
いる方法が、ＮＨｓ／ＳｉＨ４；４〜Ｂという値に比べ
て小さく１本発明の三フッ化窒素を使う方法では、窒素
原料ガスは、無駄なく効率良く反応に使われていること
を示す。
ランに対する割合ＮＦｓ／ＳｉＨ４た２程度で充分であ
ることが判定した。これは、従来のアンモニアガスを用
いる方法が、ＮＨｓ／ＳｉＨ４；４〜Ｂという値に比べ
て小さく１本発明の三フッ化窒素を使う方法では、窒素
原料ガスは、無駄なく効率良く反応に使われていること
を示す。
〔実施例２〕
この原料ガスを用い、その他の条件は実施例１と全く同
様にして、窒化シリコン膜を作成したところ、実施例１
と同様の物性を示す膜が得られた。
様にして、窒化シリコン膜を作成したところ、実施例１
と同様の物性を示す膜が得られた。
なお、付言すれば、５ＩＨ４とＮＦ３とＨ２のみからな
る混合ガスは１反応性に富み爆発の危険すらあるのであ
るが、それをアルゴンガス（Ａｒ ）で稀釈して用いろ
ことにより、例えば、Ａｒガスを５０〜９５％存在させ
ることにより、爆発を起こさせず、制御可能となる。
る混合ガスは１反応性に富み爆発の危険すらあるのであ
るが、それをアルゴンガス（Ａｒ ）で稀釈して用いろ
ことにより、例えば、Ａｒガスを５０〜９５％存在させ
ることにより、爆発を起こさせず、制御可能となる。
（効果）
本発明は、以上のような窒化シリコン膜の製造方法であ
り、本発明によれば、窒素原料として用いるＮＦ５ガス
は、無駄なく効率よく膜形成材料として消費される傾向
にあり、そのうえ、膜中にＮ−Ｈ結合をあまり含まない
ため、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として用いた場
合、ゲートしきい値電圧に不安定さを招かない。また、
アモルファスシリコン層と同一チャンバーで作成しても
ＮＦ３ガスは、ａ−８ｉを汚染することが少な（、トラ
ンジスタとしての０Ｎ１０ＦＦ電流比やＳＮ比として高
い性能のものが得られるのである。
り、本発明によれば、窒素原料として用いるＮＦ５ガス
は、無駄なく効率よく膜形成材料として消費される傾向
にあり、そのうえ、膜中にＮ−Ｈ結合をあまり含まない
ため、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として用いた場
合、ゲートしきい値電圧に不安定さを招かない。また、
アモルファスシリコン層と同一チャンバーで作成しても
ＮＦ３ガスは、ａ−８ｉを汚染することが少な（、トラ
ンジスタとしての０Ｎ１０ＦＦ電流比やＳＮ比として高
い性能のものが得られるのである。
第１図は１本発明に用いるプラズマＣＶＤ装置の一例を
示す説明図であり、第２図は、第１図のＣＶＤ装置の反
応容器の一例を示す説明図であり、第３図は、本発明お
よび従来技術により得られる窒化シリコン膜の赤外吸収
スペクトルを示すグラフ図であり、第４図は、薄膜トラ
ンジスタの構造に本発明による窒化シリコン膜を用いた
例を示す説明図、第５図は、光センサーの構造に本発明
による窒化シリコン膜を用いた例を示す説明図である。
示す説明図であり、第２図は、第１図のＣＶＤ装置の反
応容器の一例を示す説明図であり、第３図は、本発明お
よび従来技術により得られる窒化シリコン膜の赤外吸収
スペクトルを示すグラフ図であり、第４図は、薄膜トラ
ンジスタの構造に本発明による窒化シリコン膜を用いた
例を示す説明図、第５図は、光センサーの構造に本発明
による窒化シリコン膜を用いた例を示す説明図である。
Claims (1)
- （１）プラズマ気相成長法にて窒化シリコンの薄膜を形
成する方法において、窒素原子の供給源として三フッ化
窒素ガスを用いることを特徴とする窒化シリコン膜の作
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20237285A JPS6262529A (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 窒化シリコン膜の作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20237285A JPS6262529A (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 窒化シリコン膜の作成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6262529A true JPS6262529A (ja) | 1987-03-19 |
Family
ID=16456406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20237285A Pending JPS6262529A (ja) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | 窒化シリコン膜の作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6262529A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6449234A (en) * | 1987-08-20 | 1989-02-23 | Nec Corp | Semiconductor device |
| JPH01194363A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-04 | Sharp Corp | 薄膜半導体装置およびその製造方法 |
| JP2006521015A (ja) * | 2003-03-12 | 2006-09-14 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | シリコンゲルマニウムの、平坦化及び欠陥密度を減少させる方法 |
| JP2006287195A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-10-19 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS559427A (en) * | 1978-07-07 | 1980-01-23 | Hitachi Ltd | Manufacturing device of silicon nitride film |
| JPS559472A (en) * | 1978-07-06 | 1980-01-23 | Nippon Electric Co | Method of forming manganage oxide film |
| JPS5913335A (ja) * | 1982-07-14 | 1984-01-24 | Toshiba Corp | 窒化膜形成方法 |
| JPS61145834A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-03 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-09-12 JP JP20237285A patent/JPS6262529A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS559472A (en) * | 1978-07-06 | 1980-01-23 | Nippon Electric Co | Method of forming manganage oxide film |
| JPS559427A (en) * | 1978-07-07 | 1980-01-23 | Hitachi Ltd | Manufacturing device of silicon nitride film |
| JPS5913335A (ja) * | 1982-07-14 | 1984-01-24 | Toshiba Corp | 窒化膜形成方法 |
| JPS61145834A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-03 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6449234A (en) * | 1987-08-20 | 1989-02-23 | Nec Corp | Semiconductor device |
| JPH01194363A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-04 | Sharp Corp | 薄膜半導体装置およびその製造方法 |
| JP2006521015A (ja) * | 2003-03-12 | 2006-09-14 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | シリコンゲルマニウムの、平坦化及び欠陥密度を減少させる方法 |
| JP2006287195A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-10-19 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体 |
| US8343594B2 (en) | 2005-03-11 | 2013-01-01 | Tokyo Electron Limited | Film formation method and apparatus for semiconductor process |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Claassen et al. | Characterization of plasma silicon nitride layers | |
| US6313035B1 (en) | Chemical vapor deposition using organometallic precursors | |
| Lu et al. | Fourier transform infrared study of rapid thermal annealing of a‐Si: N: H (D) films prepared by remote plasma‐enhanced chemical vapor deposition | |
| US4501769A (en) | Method for selective deposition of layer structures consisting of silicides of HMP metals on silicon substrates and products so-formed | |
| WO2009129391A2 (en) | Low temperature thin film transistor process, device property, and device stability improvement | |
| US6235650B1 (en) | Method for improved semiconductor device reliability | |
| JPH07230957A (ja) | ボロン含有ポリシリコン膜の形成方法 | |
| KR960002653A (ko) | 반도체 디바이스의 제조 방법 및 제조 장치 | |
| JP2005310927A (ja) | 紫外線照射による高品質シリコン窒化膜の成膜方法 | |
| US6306776B1 (en) | Catalytic breakdown of reactant gases in chemical vapor deposition | |
| JPS61234534A (ja) | 窒化珪素被膜作成方法 | |
| US5045346A (en) | Method of depositing fluorinated silicon nitride | |
| JPS6262529A (ja) | 窒化シリコン膜の作成方法 | |
| Chiang et al. | Mechanistic considerations in the plasma deposition of silicon nitride films | |
| JP2004103688A (ja) | 絶縁膜の形成方法およびゲート絶縁膜 | |
| JPS6052578A (ja) | 窒化シリコン膜の形成方法 | |
| JPS60190564A (ja) | 窒化珪素作製方法 | |
| JP3153644B2 (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPH11330080A (ja) | 水素処理方法 | |
| JPS61256735A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPS62209831A (ja) | シリコン酸化膜の製造方法 | |
| JPH02102534A (ja) | 半導体装置の形成方法 | |
| JPS6343330A (ja) | 窒化ケイ素薄膜形成用プラズマｃｖｄ装置 | |
| Neumayer | Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD): Silicon Nitride Films | |
| Yamaguchi et al. | Modification Effect of a-Si 1-xNx: H Surface by Hydrogen Radicals |